力逐渐恢复的吐蕃又动起了东进占领唐朝西部边境的心思。咸亨元年，吐蕃大举入侵西域，攻陷西域白州等十八个羁縻州，又合于阗联手陷龟兹拨换城。

为了和吐蕃争夺龟兹、疏勒、于阗、焉耆四镇，唐高宗李治任命薛仁贵为逻娑道行军大总管，阿史那道真、郭待封为其副，领兵五万反击吐蕃，而吐蕃大将论钦陵则率四十万大军迎战。此战最终以薛仁贵兵败大非川，约和而还而告终。

大非川之战是唐朝开国以来对外作战中最